بررسي اثر گرانروي روغن بر روي ارتعاشات قائم يك موتور درونسوز به روش تجربي و تحليلي

Experimental and Analytical Investigation of the Oil Viscosity Effect on Vertical Vibrations of a CI Engine

بررسي دلايل ارتعاش موتور براي بهبود عملكرد آن و همچنين افزايش آسايش راننده و سرنشينان خودرو از اهميت بالايي برخوردار است. در اين مقاله تأثير تغييرات گرانروي روغن كه مي تواند در اثر تغيير دماي آن حاصل شود، بر ارتعاش موتور در راستاي قائم، به صورت تجربي و شبيه سازي عددي مورد بررسي قرار مي گيرد. براي اين منظور ابتدا با انجام آزمايش هاي تجربي مقدار ارتعاش موتور در جهت قائم در دماهاي مختلف روغن و دورهاي مختلف موتور مورد بررسي قرار گرفته است و سپس با توجه به شرايط انجام آزمون ها در آزمايشگاه مدل مناسبي براي ارتعاش موتور در راستاي قائم و تحت اثر نيروهاي خارجي وارد بر آن ارايه شده است. در شبيه سازي هاي عددي، نيروهاي خارجي موثر بر ارتعاش سامانه در راستاي قائم متناسب با آزمايش هاي انجام شده، مجموع برآيند نيروهاي ناشي از شتاب سنبه، مركز جرم دسته سنبه در راستاي قائم و همچنين نيروي مقاوم روغن در برابر حركت سنبه ها در نظر گرفته مي شود. سپس معادلات حاكم استخراج شده و پاسخ سامانه در حالت پايدار با استفاده از بسط سري فوريه استخراج مي شود. براي اطمينان از صحت مدلسازي رياضي و نتايج شبيه سازي هاي عددي، ابتدا نتايج تئوري با نتايج تجربي صحه گذاري شده است. در انتها ارتعاش موتور در راستاي قائم ناشي از تغيير گرانروي روغن در دماهاي مختلف و همچنين دورهاي مختلف موتور مورد مطالعه قرار گرفته است. نتايج نشان مي دهد كه با افزايش مقدار دور موتور و همچنين افزايش دماي روغن و در نتيجه كاهش گرانروي آن، ريشه ميانگين مربعات شتاب ارتعاش موتور در راستاي قائم به ميزان قابل توجهي افزايش مي يابد.

Study about reasons of engine vibration can help to improve the engine performance and comfort of the passenger. In this paper, the effect of oil viscosity on the engine vibration is investigated in the experimental and analytical simulation methods. For this purpose, firstly, by performing experimental tests, the engine vibrations were obtained in the vertical direction at different engine speeds and different oil temperatures which change the oil viscosities. Then, according to the experimental tests conditions in the laboratory, a suitable model for engine vibration in the vertical direction has been presented. In numerical simulation, the external forces that affect the system along the vertical direction are the force due to acceleration of piston, connecting rod mass center, and the oil-resistant force against the motion of the piston. The governing equations are derived and then the system vibration response is obtained in a steady state by using Fourier series method. To ensure the accuracy of mathematical modeling, the simulation results are confirmed by experimental results. At the end, the engine vibration in the vertical direction is studied at various temperatures and various engine speeds. The results show that by increasing engine speed and also increasing the oil temperature (reducing oil viscosity), acceleration R.M.S of engine increases in the vertical direction.